《多孔γ-Al2O3基複合納米強鹼材料捕獲CO2的基礎研究》是依託武漢理工大學，由蔡衛權擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：多孔γ-Al2O3基複合納米強鹼材料捕獲CO2的基礎研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：蔡衛權
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對燃煤電廠煙道氣節能減排的國家重大戰略需求，著眼於從分子水平上設計並可控制備新型高分散負載型CO2捕獲材料，本項目提出採用化學誘導自轉變和溶劑蒸發誘導自組裝等一鍋法液相製備Be-、Mg-、Ca-、Li-、Na-和K等鹼（土）金屬元素功能化的多孔γ-Al2O3基複合納米強鹼材料，包括分等級多孔納米結構和介孔納米結構兩大類，主要考察鋁源、鹼（土）金屬源、自轉變促進劑/抑制劑和Pluronic嵌段共聚物等對產物微結構、形貌、織構性質、鹼強度和鹼密度以及CO2捕獲性能的影響。在揭示分等級多孔納米結構和介孔納米結構形成以及鹼性組分高度分散調控機制的基礎上，進一步一鍋法液相製備Ni-和鹼（土）金屬元素協同功能化的多孔γ-Al2O3基複合吸附劑-催化劑，並研究其吸附CO2強化的甲烷水蒸汽重整制H2反應特性。本項目將豐富高分散負載型多孔納米強鹼材料的製備理論和方法，促進其在環境淨化領域中的套用基礎研究。
結題摘要
多孔γ-Al2O3具有比表面積高、熱穩定性和表面酸鹼性好等特性，在吸附等領域套用廣泛。項目主要針對介孔氧化鋁適合吸附弱酸性CO2的發現，結合XRD、SEM、TEM、N2吸附/脫附和CO2-TPD等手段，開展了多孔γ-Al2O3基複合納米強鹼材料捕獲CO2的基礎研究，主要進展如下： （1）採用溶劑蒸發誘導自組裝法從異丙醇鋁製備了鹼土金屬功能化的氧化鋁基複合材料，對比研究了鹼土金屬負載量對樣品結構、形貌、表面鹼性和CO2吸附性能的影響。結果表明，引入鹼土金屬可以增加鹼性位並增強對CO2的吸附，如Mg-的負載量為10 %時，樣品的CO2吸附量達1.13 mmol/g。 （2）以硝酸鋁和氯化鋁為鋁源、F127和P123為模板劑，鹼金屬碳酸鹽為沉澱劑，經溶劑蒸發、焙燒得到蠕蟲狀介孔γ-Al2O3；水熱處理還能使樣品變為表面積較高的纖維棒狀結構。其中F127輔助並經水熱處理製備K-功能化樣品的CO2吸附量達1.4 mmol/g；未經水熱處理Na-功能化FMAc-Na-N室溫下對80mg/L Cr(VI)溶液的吸附率達90%。 （3）以F127為模板劑，在超聲輔助硝酸解膠後的廉價工業擬薄水鋁石溶膠中引入Na-、Mg-等鹼（土）金屬，製備了蠕蟲狀負載型介孔γ-Al2O3複合材料，其CO2吸附量高達2.73 mmol/g。還從擬薄水鋁石溶膠製備了甲基藍吸附性能顯著增強的大孔徑介孔γ-Al2O3。吸附3000 mg/L的甲基藍溶液150 min時，其平衡吸附量高達1500 mg/g，遠高於工業γ-Al2O3的平衡吸附量1080 mg/g。 （4）採用硫脲輔助無模板水熱法，從硫酸鋁、氯化鋁和硝酸鋁製備出對苯酚和CO2吸附性能優異的哈密瓜狀、花狀和空心球/殼結構等分級氧化鋁材料。其中，以硫酸鋁為鋁源製備分級氧化鋁對苯酚的吸附效果最好，30 min時吸附量可達28 mg/g。 本項目為介孔氧化鋁及其負載型鹼（土）金屬氧化物用於CO2和Cr(VI)等污染物的淨化提供了新的契機。發表論文被SCI收錄2篇、EI收錄2篇；以第1發明人申請發明專利2項；培養碩士2人；在中國材料大會等國內外會議上擔任分會場主持人並做報告2次。
